Охота на самородки

Александр Немаров

Охота на самородки

Введение

Поговорим о традиционной охоте. Например, об охоте на кабана с тепловизором.

Охота – это не просто занятие, это целая культура, уникальный способ взаимодействия с природой, который передается из поколения в поколение. В последние годы охота на кабана с использованием тепловизионного прицела стала настоящим прорывом в мире охоты, объединив традиционные навыки и современные технологии. Этот захватывающий опыт открывает новые горизонты и приносит невероятные эмоции.

Представьте себе: ночной лес, окутанный тишиной, лишь изредка нарушаемой звуками дикой природы. Вы находитесь в своем укрытии, ваш тепловизионный прицел настроен, и вы внимательно следите за окружающей средой. В отличие от традиционной охоты, где необходимы терпение и ловкость, использование тепловизора кардинально меняет правила игры. С помощью этого устройства вы можете увидеть тепловое излучение животных, даже если они находятся в густых зарослях или на значительном расстоянии. Это придает охоте новый уровень интеллекта и стратегии.

Кабан – это не просто дикая свинья; это символ силы и выносливости. Охота на него требует от охотника не только физической подготовки, но и глубокого понимания поведения животных. Используя тепловизионный прицел, охотник получает возможность изучать привычки кабанов в их естественной среде обитания, что делает охоту более осознанной и эффективной. Вы можете наблюдать, как кабаны ведут себя в ночное время, как они перемещаются по своему маршруту и какие источники пищи предпочитают. Эти знания позволяют охотнику принимать более обоснованные решения.

Кроме того, охота с тепловизионным прицелом способствует более гуманному подходу к процессу. Возможность точно определить местоположение животного и оценить его здоровье позволяет избежать случайных выстрелов и минимизировать страдания диких животных. Это подчеркивает ответственность охотника перед природой и важность соблюдения этических норм охоты.

Однако охота на кабана с тепловизионным прицелом – это не только технологический процесс. Это также возможность провести время наедине с природой, ощутить единение с окружающим миром. Каждый выезд в лес – это шанс отвлечься от повседневной суеты, насладиться красотой природы и, возможно, найти внутренний покой. В этом смысле охота становится настоящей медитацией, где каждое мгновение имеет значение.

В заключение, охота на кабана с тепловизионным прицелом – это увлекательное сочетание древнего искусства и современных технологий. Она открывает новые возможности для охотников, позволяет глубже понять природу и способствует более этичному подходу к охоте. Этот опыт дарит уникальные эмоции и незабываемые воспоминания, которые остаются с нами на всю жизнь. Охота – это не просто добыча, это путь, который мы проходим, и каждая охота – это новая история, полная приключений и открытий.

В этом рассказе слово «кабан» можно легко заменить на слово самородок золота (платины, серебра, меди и других подобных минералов) и рассказ почти не изменится. Единственное отличие – это то, что самородок не живой и не теплый.

Немного подправив абзацы с самородком, получим о такой же красивый восторженный рассказ.

В отличие от классической охоты, наша охота на самородки нацелена не только на крупные объекты, но и на объекты любого размера, включая мелкие, которые не привлекают внимание обычного охотника.

Наша применение тепловизоров также не традиционное.

Поговорим о традиционном применении тепловизоров.

Тепловизоры – это устройства, позволяющие обнаруживать и визуализировать инфракрасное излучение, которое объекты излучают в зависимости от их температуры и ряда сопутствующих параметров. Обычно тепловизоры применяются в таких областях, как оборонная промышленность, медицина и строительство для поиска тепловых утечек, обнаружения пожаров, поиска людей в бедственных ситуациях и других задач.

Однако, помимо традиционных областей применения, тепловизоры находят свое применение во многих нетрадиционных сферах деятельности. В данной книге рассмотрим несколько примеров нетрадиционного использования тепловизоров при сортировке породы и других подобных объектов. Рассмотрим потенциал такого применения и перспективы дальнейшего развития.

Приведем некоторое нетрадиционное использование тепловизоров при сортировке материалов по температуре и рядом сопутствующих теплофизических параметров:

При обработке породы в горнодобывающей промышленности, тепловизоры могут помочь идентифицировать породу разных температурных зон, что позволит проводить более эффективную сортировку и обработку породы.

Тепловизоры позволят обнаруживать включения (дефекты, примеси и т.п.) в породе на основе их тепловых характеристик. Это позволяет проводить более точную сортировку материалов и предотвращать возможные дефекты или несоответствия в качестве.

Тепловизоры могут быть полезны при определении пористости породы на основе различий в теплопроводности материала. Пористость породы важна для оценки ее физических свойств и качества, и использование тепловизоров может помочь проводить более точную классификацию материалов.

Тепловизоры могут быть использованы для сортировки материалов имеющих просто различную теплопроводность, теплоемкость и их совокупность. Например, горные породы имеют весьма широкий диапазон по теплопроводности. Например, алмаз имеет самую высокую тепловодность, а сопутствующие породы имеют весьма низкую теплопроводность.

Тепловизоры могут быть использованы для определения состава породы на основе их теплопроводности. Различные материалы имеют разные тепловые свойства, поэтому тепловизор может помочь идентифицировать породу с различными составами и помочь при их сортировке.

Тепловизоры могут использоваться для определения плотности породы на основе ее теплопроводности. Неплотные материалы будут иметь разные тепловые характеристики по сравнению с плотными материалами, что позволит проводить более точную сортировку и классификацию пород.

Тепловизоры могут быть использованы для оценки общего качества породы на основе ее тепловой проводимости. Отличия в тепловых характеристиках разных материалов могут указывать на потенциальные дефекты или качественные особенности породы, что поможет принять соответствующие меры. Например, алмазы существенно отличаются друг от друга по качеству, а это значительно влияет на их тепловые характеристики.

Тепловизоры могут быть использованы для обнаружения инклюзий, трещин и других дефектов в материалах на основе их тепловых свойств. Это поможет проводить более точную сортировку породы и исключить некачественные материалы из производственного процесса.

Тепловизоры могут быть использованы при геологических исследованиях и первичном нахождении ряда пород в месторождениях (самородки металлов, алмазы и т.п. породы).

Очевидно, что все вышеуказанные пункты применения тепловизоров некоторым образом пересекаются.

В данной работе будем в основном рассматривать распознавание материалов, имеющих большую теплопроводность по сравнению с менее теплопроводными.

Следует особо отметить, что различные погодные условия существенно влияют на измеряемые теплофизические характеристики. В данной работе покажем, как правильно измерять и интерпретировать полученные на тепловизоре теплофизические характеристики.

Таким образом, применение тепловизоров при сортировке породы с различными теплофизическими характеристиками может значительно улучшить процесс классификации материалов, обеспечить высокую точность и эффективность сортировки, а также помочь улучшить качество конечной продукции в различных областях горнодобывающей промышленности.

Рассмотрим известный способ применения тепловизионной техники при сортировке добытой породы.

Патент австралийцев

В качестве прототипа нами было выбрано наилучшее техническое решение последних десятилетий по использованию тепловизионной техники в сортировке породы— патенты австралийской компании (TECHNOLOGICAL RESOURCES PTY. LIMITED) на способ «Сортировка добытой породы». Данная компания зафиксировала свое техническое решение в России (патент РФ № 2401166), в США (патент US № 8820533) и в международное заявке в 150 странах (WO 2008/046136 Al). Способ имеет 18 пунктов формулы изобретения, которые следует привести:

«1. Способ сортировки добытой породы, такой как добытая руда, перед последующей обработкой, с целью извлечения из этой добытой породы ценных материалов, таких как ценные металлы, включающий следующие стадии;

(a) измельчение частиц добытой породы и разделение частиц по меньшей мере на грубую фракцию и мелкую фракцию на основании размера частиц;

(b) воздействие на грубую фракцию частиц, полученную на стадии (а), некоторого вида нагрева с последующим анализом посредством термического формирования изображений и идентификацией частиц, содержащих ценный материал; и

(c) разделение грубой фракции на (i) частицы, содержащие, по результатам анализа посредством термического формирования изображений, ценный материал, и (ii) частицы, относительно непродуктивные с точки зрения содержания ценного материала.

2. Способ по п.1, включающий стадию обработки содержащих ценный материал частиц, полученных на стадии (с), с целью извлечения из этих частиц ценного материала.

3. Способ по п.1, включающий стадию обработки мелкой фракции частиц, полученной на стадии (а), с целью извлечения из этих частиц ценного материала.

4. Способ по п.1, включающий стадию дополнительного измельчения ценных частиц, полученных на стадии (с).

5. Способ по п.1, включающий стадии осуществления в отношении мелкой фракции частиц, полученной на стадии (а), анализа посредством термического формирования изображений, идентификации частиц, содержащих ценный материал, и разделения мелкой фракции на (i) частицы, содержащие, по результатам анализа посредством термического формирования изображений, ценный материал, и (ii) частицы, относительно непродуктивные с точки зрения содержания ценного материала.

6. Способ по п.5, включающий дополнительную обработку частиц, содержащих ценный материал, с целью извлечения из этих частиц ценного материала.

7. Способ п.1, в котором стадия (b) включает воздействие на частицы грубой фракции СВЧ-излучением с целью нагрева этих частиц, в особенности тогда, когда ценный материал и другие материалы в составе добытой породы обладают разной восприимчивостью энергии СВЧ-излучения и, следовательно, по-разному нагреваются.

8. Способ по п.1, в котором стадия (а) включает использование СВЧ-излучения для измельчения частиц добытой породы с получением грубой фракции и мелкой фракции.

9. Способ по п.8, в котором стадия (а) включает использование импульсного СВЧ-излучения для измельчения частиц добытой породы.

10. Способ по п.8, в котором стадия (а) включает использование импульсного СВЧ-излучения высокой энергии для измельчения частиц добытой породы.

11. Способ по п.9, в котором энергия СВЧ-излучения составляет по меньшей мере 20 кВт.

12. Способ по п.9, в котором стадия (а) включает использование импульсного СВЧ излучения высокой энергии для измельчения частиц добытой породы и нагрева частиц по меньшей мере грубой фракции до температуры, пригодной для осуществления на стадии (b) анализа посредством термического формирования изображений.

13. Способ по п.9, в котором импульсное СВЧ-излучение включает импульсы длительностью менее 0,1 с.

14. Способ по п.13, в котором длительность импульса составляет менее 0,01с.

15. Способ по п.9, в котором отрезок времени между импульсами составляет 10-20 величин длительности импульса.

16. Способ по п.1, включающий осуществляемую перед стадией (а) стадию дробления добытой породы до такого распределения частиц по размерам, при котором больший размер частиц составляет менее 100 мм.

17. Способ по п.1, в котором добытая порода имеет вид руды, в которой ценный материал присутствует в виде металла, который присутствует в виде сульфида.

18. Способ извлечения ценных материалов, таких как ценные металлы, из добытой породы, такой как добытая руда, включающий сортировку добытой породы в соответствии со способом по любому из предшествующих пунктов, и последующую обработку мелкой фракции, полученной на стадии (а), и/или других частиц, содержащих ценный материал, и извлечение ценного материала.»

Кроме того, в патенте австралийцев приведены графические материалы фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3, показывающие технологическую схему выполнения заявляемого способа сортировки добытой породы.

Разработчики рассматриваемого технического решения предлагают утилизировать холодные куски породы, что не всегда оправдано, поскольку в некоторых случаях именно они могут содержать ценные компоненты.

Сортировка породы по температуре, то есть отбор холодных компонентов, может быть более выгодным способом извлечения ценных материалов по нескольким причинам.

Во-первых, нагрев породы требует значительных энергозатрат, особенно при работе с большими объемами материала. Для передачи тепла в массивный объем породы требуется много энергии, что делает этот процесс дорогостоящим и неэффективным с точки зрения извлечения ценных компонентов.

Во-вторых, неравномерный нагрев кусков породы может привести к неравномерному извлечению ценных компонентов и снижению качества продукции. Более мелкие или плотные куски могут нагреваться неравномерно, что создает риск потери ценных свойств и ухудшения качества.

Кроме того, нагрев породы может негативно сказаться на качестве ценных компонентов, особенно если они имеют низкую температуру плавления или испарения. Повышение температуры может привести к потере ценных свойств, что, в свою очередь, повлияет на качество и стоимость продукции.

Также стоит учитывать, что при нагреве возможно выделение летучих ядовитых веществ и других нежелательных компонентов из ценной породы и сопутствующей. Использование высоких температур для нагрева породы может привести к выбросам вредных веществ и загрязнению окружающей среды. Сортировка породы по холодным ценным компонентам может стать более экологически чистым и устойчивым способом извлечения ценных материалов.

Таким образом, сортировка породы по отбору холодных ценных компонентов может обеспечить экономическую эффективность, высокое качество продукции, улучшение условий труда и снижение негативного воздействия на окружающую среду по сравнению с нагревом породы для отбора ценных компонентов.

Наши технические решения и патенты

В большинстве случаев, очевидно, что ряд ценных пород (самородки металлов, алмазы и тому подобные полезные ископаемые) легче охладить, нежели нагреть. Исходя из этого были разработаны следующие технические решения: «Способ сортировки породы (варианты)» (патент РФ № 2617797) и «Способ сортировки породы» (патент РФ № 2675807).

Приведем формулу изобретения «Способ сортировки породы (варианты)».

1. Способ сортировки породы, включающий измельчение добытой руды, разделение частиц на фракции по крупности, воздействие на фракцию частиц некоторого вида физического воздействия с последующим анализом посредством формирования изображений и идентификации частиц, содержащих ценный материал, и отделение из фракции частиц, содержащих по результатам анализа посредством формирования изображений ценный материал, отличающийся тем, что перед анализом посредством формирования изображений и в процессе идентификации частиц фракцию подвергают некоторому виду охлаждения и осуществляют регистрацию распределений температуры в виде инфракрасных изображений, а отделение ценного материала из фракции частиц проводят по теплофизическим характеристикам минералов, зафиксированным на инфракрасных изображениях.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регистрацию распределений температуры в виде инфракрасных изображений осуществляют в диапазоне от 0,74 до 14 мкм длин электромагнитных волн.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение фракции частиц осуществляют потоком охлажденного газа, пара, тумана или газовым потоком, содержащим любые охлажденные частицы, например снег/лед и тому подобные частицы.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение анализируемой фракции частиц осуществляют со стороны подложки или конвейера.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регистрацию распределений температуры в виде инфракрасных изображений осуществляют с помощью тепловизора.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение ценных минералов от минералов пустой породы осуществляют по разности контраста или цвета на инфракрасных изображениях ценных минералов и минералов пустой породы исполнительным механизмом.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение ценных минералов от минералов пустой породы осуществляют по разности температур ценных минералов и минералов пустой породы исполнительным механизмом.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение ценных минералов от минералов пустой породы осуществляют по разности скорости охлаждения ценных минералов и минералов пустой породы исполнительным механизмом.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение ценных минералов от минералов пустой породы осуществляют по разности теплоемкостей ценных минералов и минералов пустой породы исполнительным механизмом.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение ценных минералов от минералов пустой породы осуществляют по разности теплопроводностей ценных минералов и минералов пустой породы исполнительным механизмом.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение ценных минералов от минералов пустой породы осуществляют по разности теплоемкостей и теплопроводностей ценных минералов и минералов пустой породы исполнительным механизмом.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение ценных минералов от минералов пустой породы осуществляют по разности распознанных геометрических изображений ценных минералов и минералов пустой породы исполнительным механизмом.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что слой фракции одновременно подвергают охлаждению с одной стороны и нагреву с другой стороны.

Из данной формулы видно, что охлаждение или одномоментные нагрев и охлаждение более оптимальная технология сортировки породы.

Охлаждение или одномоментный нагрев и охлаждение породы могут предоставить ряд преимуществ для более точной и полной сортировки кусков породы по теплофизическим свойствам:

Охлаждение или нагрев и последующее охлаждение породы позволяет изменить ее теплофизические свойства, вызывая различия в температуре различных компонентов. Это может облегчить сортировку механизмом, основанным на различии в температуре компонентов. Следует особо отметить, что разность температур при технологии будет наибольшей, что будет способствовать более четкому распознаванию ценного компонента породы и его отсечки от пустой породы.

Охлаждение или нагрев и охлаждение породы в одном этапе позволяет уменьшить влияние смежных компонентов друг на друга. После того как компоненты были разделены по температуре, их взаимное воздействие будет минимальным, что упрощает процесс сортировки.

Оптимальная температура для различных компонентов породы может различаться и их подогрев или охлаждение по отдельности позволяет точно настроить температурные условия для разделения компонентов. Это повышает избирательность сортировки и точность разделения компонентов.

Одномоментный нагрев и охлаждение позволяет сократить время, затрачиваемое на сортировку породы, увеличивая производительность процесса и снижая энергозатраты на подогрев и охлаждение материала.

Таким образом, охлаждение или одномоментный нагрев и охлаждение породы способствуют более точной и полной сортировке кусков породы по теплофизическим свойствам, благодаря улучшенной раздельности компонентов, уменьшению влияния смежных компонентов, избирательности разделения и увеличению эффективности процесса.

Кроме того, в описании способов приведены технологические схемы, показывающие, что ценным компонентом может как охлажденные, так и нагретые куски породы:

Приведем некоторые термограммы, представленные в наших патентах.

На рис.1 показаны фотографии частиц: речная галька 2 и медные частицы 1 со средним размером 1,5 см. Галька и медные частицы располагались на алюминиевой подложке и охлаждались воздухом с температурой 22-25°C вентилятором для имитации естественных условий. При начальной температуре образцов 37°C через 10 секунд средняя температура речной гальки снизилась до 36,6°C средняя температура подложки составила 35°C, а средняя температура медных частиц снизилась до 28°C. В цветной палитре работы тепловизора разница в цветах и их яркости у частиц, имеющих температурную разницу после охлаждения, существенна: галька 2 -красная, а медные 1 – сине-голубые.

Рисунок 1. Галька (красная) и медные (голубые) частицы.

Брались две одинаковые по весу навески, изображенные на рис.2, в стеклянных круглых банках с низкими бортами, расположенные на алюминиевой подложке. Навеска алмазов крупностью от 0,6 до 0,8 мм на термограмме выглядела темно-синей, а навеска безалмазного материала минералов кимберлитовой трубки той же крупности на термограмме выглядела светло-синей. Для имитации естественных условий при температуре навесок 37°C они обдувались легким потоком воздуха с температурой 22-25°C из вентилятора. Через 3 секунды установилась разность температур. Средняя температура безалмазного материала стала 34,2°C, а средняя температура алмазной навески 33°C. При работе тепловизора в цветной шкале температуры изображения навесок будут отличаться цветами. Разумеется, данная разность температур определяется различной теплопроводностью и теплоемкостью безалмазного материала и алмазов, а ее небольшая величина объясняется тем, что у навесок алмазов и безалмазного материала имеются воздушные прослойки, которые влияют на их охлаждение и разность температур. Такая разность температур безалмазного материала и алмазов наблюдалась с помощью тепловизора марки Testo 885-2 многократно, более десяти раз.

Рисунок 2. Безалмазный кимберлитовый песок мелкие алмазы.

Приведенные эксперименты по охлаждению и нагреву компонентов породы с различной теплопроводностью и теплоемкостью проводились не оптимальным образом. Дальнейшие эксперименты показали, что разность температур ценного компонента породы по сравнению с пустой породой можно увеличить значительно на десятки градусов Цельсия.

Термограммы в комнатных условиях

Бриллианты

Если в комнатных условиях отсутствуют явные источники тепла и холода, то температуры объектов в помещении будут примерно одинаковыми из-за ряда факторов:

В помещении происходит теплообмен между объектами и окружающей средой. В отсутствие явных источников тепла и холода, теплоизлучение и конвекция будут стремиться к равновесию, что приведет к сравнительно одинаковым температурам объектов.

Если объекты сделаны из материалов с похожей теплопроводностью, то тепло будет равномерно распределяться между ними. Это также способствует снижению разницы в температурах объектов. Но даже объекты с большой разницей в теплопроводности в конечном итоге при комнатных условиях станут близкими по температуре.

Согласно закону сохранения энергии, в отсутствие внешних источников тепла или холода, суммарное количество тепла в системе будет постоянным. Поэтому температуры объектов будут стремиться к установлению равновесия и близки друг к другу.

В отсутствие источников тепла и холода, а также воздействия внешних факторов, таких как солнечное излучение, ветер или приток свежего воздуха, нет причин для изменения температуры объектов.

Таким образом, если в комнатных условиях отсутствуют явные источники тепла и холода, то температуры объектов в помещении будут практически не отличаться друг от друга из-за равновесия теплообмена с окружающей средой, закона сохранения энергии и отсутствия внешних факторов, способных изменить температуру в помещении.

В комнатных условиях проводился эксперимент, в котором два золотых кольца с бриллиантами (рисунок 3) обдувались вентилятором Tidar, работающим от постоянного тока на 12В, 0,28А с размерами 120х120 мм и толщиной 25 мм, мощностью – 3,36 Вт, скоростью вращения – 2200 об/мин, производительностью – 2,26 м3/мин. Инфракрасная картинка создавалась тепловизором Testo 875. На термограмме (рисунок 3) видим, что температура бриллиантов под потоком воздуха из вентилятора снизилась до 20,6 оС, а максимальная температура 29 оС была у решетки вентилятора. На рисунке 4 показан температурный профиль Р1 проходящий по термограмме (рисунок 3). Данный эксперимент показывает, что алмазы, имеющие большую теплопроводность, хорошо охлаждаются и приобретают наименьшую температуру в области обдува вентилятором. В последующих экспериментах в комнатных условиях использовался тепловизор Testo 875.